Манометрический измерительный преобразователь температуры

 

МАНОМЕТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий герметизированные заполненные .термочувствительной жидкостью измерительную и компенсационную термосистемы с сильфонами, сильфон защиты от температурных перегрузок и блок преобразования сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности преобразователя , он содержит дополнительную герметизированную оболочку, обхватывающую сильфон Защиты от температурных перегрузок, полость между оболочкой и сильфоном защиты от температурных перегрузок заполнена сжатым газом под давлением, сильфоны измерительной системы и сильфон защиты от температурных перегрузок снабжены ограничителями предельных перемещений, причем , MOiic.Tepat.K.uqi- о roiyi Pgon.cuvit -. ле PcK.iayi давление сжатого газа, заполняющего полость между оболочкой и сильфоном защиты от температурных перегрузок; MQKc.TE(M.yicM j«. - максимальное давление (Л термочувствительной жидкости; давление, допустимое gon- СИльср. для сильфонов термосистемы . 00 эо рд

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

PECl1VEi JlHH (19) (11) 4(S1l С 05 D 23/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕГ}ЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО. ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3559880/24-24 (22) 01. 03. 83 (46) 23.02.85. Бюл. Р 7 (72) Е.Ф.Шполянский (53) 621.555(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР 360650, кл. G 05 D 23/12, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

У 756370, кл. G 05 0 23/12, 1978 (прототип). (54)(57) МАНОМЕТРИЧЕСКИИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий герметизированные заполненные,термочувствительной жидкостью измерительную и компенсационную термосистемы с сильфонами, сильфон защиты от температурных перегрузок и блок преобразования сигнала, отличающий с я тем, что, с целью повыщения надежности преобра- .I зователя, он содержит дополнительную герметизированную оболочку, обхватывающую сильфон защиты от температурных перегрузок, полость между оболоч— кой и сильфоном защиты от температурных перегрузок заполнена сжатым газом под давлением, сильфоны измерительной системы и сильфон защиты от температурных перегрузок снабжены ограничителями предельных перемещений, причем щ,тар.ы,исш к.< рик гау < l g08.си,лир., I.. где P — давление сжатого газа, заполняющего полость между оболочкой и сильфоном защиты от температурных перегрузок;

Р „,,„,. и — максимальное давление термочувствительной жидкости;

p — давление, допустимое

9о . О nûÐ. для сильфонов термосис темы.

1141383

Изобретение относится к приборо-, строению и может найти применение при выпуске и эксплуатации манометрических жидкостных термометров, а также может быть использовано в химической,. нефтехимической и любой другой отрасли промышленности, где требуется автоматическое точное измерение и регулирование температуры промьппленных технологических процессов.

Известны маиометрические термометры, содержащие измерительную термосистему с сильфоиами и с устройством защиты от перегрузок (11. 15

Недостатком этих манометрических термометров является то, что при температурных перегрузках давление термометрической жидкости в термосистеме достигает- очень больщих 20 (близких к критическим) значений из-эа черезмерного сжатия пружины узла защиты от перегрузки.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является манометрический термометр, содержащий измерительный сильфон, сильфон защиты от термоперегрузок и специальную камеру с клапаном для сбросаизбыточного давления из термосистемы. В

Г этом термометре термосистема разгружена от термоперегрузок (от через- мерных давлений) j ?).

Существенным недостатком известного устройства является его недостаточная эксплуатационная надежность, обусловленная необходимостью очень точно восстанавливать первоначальный объем термометрической жидкости в защитном узле термосистемы, в против „ ном случае изменится предел измерения термометра.

Целью изобретения является повьипение эксплуатационной надежности манометрического измерительного преобра" 4 эователя температуры путем снижения предельных давлений термометрической жидкосги при перегрузках и обеспечении при этом постоянства объема рабо.чей жидкости в термосистеме.

Поставленная цель достигается тем, что манометрический измерительный преобразователь температуры, содержащий герметиэированные заполненные термочувствительной жидкостью 55 измерительную и компенсационную термосистемы с сильфонами, сильфон защиты от .температурных перегрузок и(блок преобразования сигнала, содержит дополнительную герметизированную обойочку, обхватывающую сильфон защиты от температурных перегрузок, полость между оболочкой и сильфоном защиты от температурных перегрузок заполнена сжатым газом под давлением, сильфоны измерительной системы и сильфон защиты от температурных перегрузок снабжены ограничителями г1 предельных перемещений,/ причем.

Р мс кс, тер.ц. см « смс. гар 1 yen-см. ьср. где Р - давление сжатого

rasa, заполняющего полость между оболочкой и сильфоном защиты от температурных перегрузок;

Рмаас,терм. с . — максимальное давление термочувст-! вительной жидкости1

Р „,,, — давление, допустимое для силь-фонов термосистемы °

На чертеже преДставлена схема конструкции манометрического изме- . рительного преобразователя температуры.

Измерительная термосистема манометрического термометра содержит термобаллон 1 соединительный капилляр 2 и блок 3 упругих чувствитель ных элементов, содержащий рабочий 4 и задающий 5 сильфоны и задающую пружину 6. Опорный. фланец 7 блока 3 закреплен на раме 8 преобразователя.

С противоположной от блока 3 стороны фланца 7 приварен сильфон,9 защиты от температурных перегрузок внутренняя полость которого сообщена с внутренней полостью блока 3 каналом 10. К опорному фланцу 7 приварена дополнительная герметизированная оболочка 11. С противоположных стоо рон фланца 7 закреплены ограничители предельных перемещений 12 (задающего сильфбна 5) и 13 (защитного сильфона 9).

Рабочая полость измерительной термосистемы заполнена термометрической жидкостью 14, а полость между сильфоном 9 и оболочкой 11 — сжатым газом 15.

Подвижный бурт рабочего сильфона 4 соединен с входным рычагом 16 блока

17 преобразования сигнала усилия

1141383 4 процесс: объем термометрической жидкости в измерительной термосистеме уменьшается, задающий сильфон 5 и пружина 6 растягиваются, давление термометрической жидкости понижается, усилие на рабочем сильфоне 4 уменьшается, Т-образный рычаг 16 поворачивается по часовой стрелке, зазор в узле "сопло-заслонка" увеличивается

1п и выходное давление термометра

1 уменьшается пропорционально уменьшению температуры контролируемой среды.

При изменении температуры окружающей среды, воздействию которой подвержены все элементы термометра кроме термобаллона, происходит следующее явление. При увеличении температуры увеличивается объем термометрической жидкости внутри блоков 3 и 20. При этом сжимаются задающий сильфон 5 с пружиной 6 измерительной термосистемы и задающий сильфон 22 с пружиной 23 компенсационной термосистемы. Соответственно увеличиваются м25 давления термометрической жидкости в обеих термосистемах и увеличиваются усилия, развиваемые этими давлениями на рабочих сильфонах подсистем (сильфонах 4 и 21 соответственно). При уменьшении окружающей температуры происходит обратный процесс: объем термометрической жидкости внутри блоков 3 и 20 уменьшается, сильфон

5 с пружиной 6 и сильфоны 22 с пружиной 23 растягиваются, реакция этих

5 сильфонов и пружин на термометрическую жидкость уменьшается, соответветственно уменьшается давление тер мометрической жидкости в термосис40 темах и уменьшаются усилия развиваЭ емые рабочими сильфонами 4 и 21 на рычаг 16 блока 17.

3 в выходной пневматический сигнал, содержащий также опору 18 вращения и узел "сопло-заслонка" 19.

Компенсационная термосистема содержит блок 20 упругих чувстви, тельных элементов, в которшй входят рабочий 21 и задающий 22 сильфоны и задающая пружина 23. Опорный фланец

24 блока 20 закреплен на раме 8 термометра. Внутренняя полость компенсационной термосистемы заполнена термометрической жидкостью 14. Подвижный бурт рабочего сильфона 21 соединен с входным рычагом 16 блока 17.

Для обеспечения нормальной работь термометра объем термометрической жидкости в компенсационной термосистеме согласован с объемом термо. метрической жидкости в наружной .части измерительной термосистемы ив обеих термосистемах создано начальное избыточное давление термометрической жидкости.

Преобразователь работает следующи образом.

Термобаллон 1 погружают в контролируемую среду 25, температуру кото, рой необходимо измерять. При изменении, например .повышении температуры среды 25, повышается температура .термометрической жидкости 14 в тер: мобаллоне 1. При этом увеличивается объем жидкости в термобаллоне и изl быточный объем этой жидкости по капилляру 2 перетекает в полость блока 3, сжимая при этом задающий силь" фон 5 и пружину 6. Это сжатие сильфона 5 и пружины 6 приводит к повы-. .шению давления термометрической жидкости в измерительной термосистем вследствие реакции деформируемых сил фоне 5 и пружины 6 на термометрическую жидкость 14. Повышение давления жидкости в измерительной гермосистеме ,вызывает увеличение усилия, развива:емого рабочим сильфоном 4 термосис темы и передаваемое через подвижное донышко этого сильфона на рычажную систему блока 17. При этом рычаг 16

50 поворачивается на соответствующий угол против часовой стрелки, приближает засленку к соплу в узле 19, что увеличивает выходное давление Р ы термометра пропорционально изменению контралируемой температуры среды 25.

При понижении температуры контролируемой среды 25 происходит обратный

Температурные нагрузки термометра .,возможны при следующих обстоятельствах. Если термометр настроен на измерение температур ниже окружающих (например, на предел измерения от о

-50 о до -40 С), что при транспортировании термометра (или при хранении его) при температуре, например

50 С воздействию этой температуры о (50 С) подвергается вся измерительная термосистема, включающая термобаллон.

Так как объем жидкости в терлгобаллоне составляет 50-80Х от общего объема жидкости в термосистеме, то г.ри иэмейении температуры термобаллона от -40 С до 50 С объем жидкости изменяется

5 1141383 Ь на такую величину, которая вызывает недопустимую деформацию задающего сильфона 5 и пружины 6, что приводит к выходу термометра из строя. Для предотвращения черезмерных перемещений 5 сильфона 5 и пружины 6 в термосистеме имеется ограничитель 12. При достижении подвижным донышком сильфона 5 упора 12 сильфон прекращает свое сжатие и давление жидкости в термосистеме с этого момента может резко возрастать. Для предотвращения увеличения давления термометрической жидкости выше установленного предела используется узел защиты от перегруз- 15 ки. В исходном состоянии (при рабочем положении термометра) давление сжатого газа 15 в защитной полости термосистемы Р щ, несколько превышает максимально возможное рабочее давление термометрической жидкости р . Давление Р щ прижимает подвижное дбнышко защитного сильфона 9 к торцу упора 13 и удерживает его (донышко сильфона 9) в этом положении.при работе термометра. При температурных перегрузках при прекращении перемещения сильфона 5 давление термометрической жидкости рр становится больше давления газа Р с ц и термометрическая жидкость по каналу

10 начинает перетекать из полости блока 3 в полость сильфона 9. При этом подвижное донышко сильфона 9 отходит от упора 13 на такую величину, которая обеспечивает переток избыточного объема жидкости из рабочей полости термосистемы (из блока

3). Таким образом, обеспечивается разгрузка термосистемы от недопу(тимых давлений: при перетоке жипкости из полости блока 3 в сильфон 9 происходит увеличение давления жидкости

Рр и давления газа Р> на незначительную (по сравнению с начальным значением давления газа Р ащ ) величину, обусловленную уменьшением объема. занимаемого газом под оболочкой 11, величину увеличения объема, занимаемого в этой полости сильфоном 9. При уменьшении температуры транспортирования (или хранения) уменьшается объем термометрической жидкости в термосистеме, давление Рр опять становится меньше давления газа р щ, и под воздействием последнего термометрическая жидкость по каналу 10 возвращается из полости сильфона 9 в полость блока 3, сильфон 9 опять упирается в упор 13 и термометр возвращается в рабочее состояние.

Указанные температурные перегрузки термометра возможны не только при транспортировании и хранении, но и при эксплуатации термометра, когда по каким-либо (например, аварийным) причинам резко изменяется контролируемая температура (например, вместо

-50 С изменится до 50 С). В этом случае термометр не выходит из строя: срабатывает система защиты, которая после снятия перегрузки возвращает термометр в нормальное рабочее состояние.

1141383

Заказ 494/35

Тираж 863

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113635у Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4

Составитель Н. Мирная

Редактор В. Иванова Техред С.Легеза Корректор Л. Пилипенко